Test de double impulsion précis avec le système de sondage isolé R&S®RT-ZISO

Le test de double impulsion (DPT) est essentiel pour l'évaluation du comportement en commutation pour des transistors à effet de champ à semi-conducteur à oxyde métallique (MOSFET), des transistors bipolaires à grille isolée (IGBT) et des dispositifs à semi-conducteurs de puissance à large bande interdite . La vitesse de balayage des dispositifs de commutation augmente, en particulier sur le transistor de puissance côté haut où la référence des nœuds de commutation crée un environnement rapide en mode commun. Les sondes différentielles haute tension conventionnelles ont des difficultés à obtenir une bonne mesure avec leur taux de réjection de mode commun limité à des fréquences plus élevées.

Système de sondage isolé R&S®RT-ZISO; bande passante : 100 MHz à 1 GHz, gamme d'entrée : ±3000 V, gamme CM : ±60 kV, CMRR à 1 GHz : 90 dB, gamme de sensibilité la plus élevée : ±20 mV

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Système de sondage isolé R&S®RT-ZISO; bande passante : 100 MHz à 1 GHz, gamme d'entrée : ±3000 V, gamme CM : ±60 kV, CMRR à 1 GHz : 90 dB, gamme de sensibilité la plus élevée : ±20 mV

Votre tâche

Lors de l'évaluation des caractéristiques du transistor de puissance pour mesurer précisément les transitoires de commutation rapides, analyser la dynamique sur résistance et les pertes de commutation tout en gérant les différentiels haute tension et le bruit de mode commun (CM) sur une configuration DPT, les méthodes traditionnelles de sondage peinent à trouver la bonne combinaison en termes de sécurité, précision et bande passante, en particulier avec des semiconducteurs à large bande interdite. Les mesures haut de gamme sur la source grille, où le nœud de commutation est basculé par des transistors bas de gamme, entraînent une variation rapide de la tension en mode commun. Les sondes différentielles haute tension traditionnelles avec de longs cordons de test banane 4 mm sont fortement sujets au bruit. Les ingénieurs ont besoin d'une solution qui surmonte de telles limitations pour des mesures précises avec des rapports de réjection de mode commun en fréquence plus élevés (CMRR).

Les détails de la charge de la grille du transistor, révèlent des détails masqués par le bruit CMRR sur la sonde différentielle haute tension R&S®RT-ZHD07 (à gauche, en bleu) comparé à la R&S®RT-ZISO (à droite, en vert)

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Les détails de la charge de la grille du transistor, révèlent des détails masqués par le bruit CMRR sur la sonde différentielle haute tension R&S®RT-ZHD07 (à gauche, en bleu) comparé à la R&S®RT-ZISO (à droite, en vert)

Solution Rohde & Schwarz

Le système de sondage isolé R&S®RT-ZISO a été conçu et développé pour résoudre ces problèmes de mesure. L'isolement optique permet de supprimer le bruit CM en limitant le trajet retour vers les appareils de mesure. La nouvelle approche de sondage coaxial permet aux pointes de sonde blindées de canaliser le bruit CM rapide vers la source pour une perturbation minimale du signal mesuré, ce qui confère à la sonde un excellent CMRR. Les sondes différentielles haute tension classiques ont généralement un CMRR de 20 dB à 25 dB à une bande passante jusqu'à 400 MHz. Les captures d'écrans ci-dessous montrent en détail comment les effets de charge de la grille du transistor sont déterminés avec le R&S®RT-ZISO.

Configuration du test double impulsion avec un DUT sur le côté haut. La mesure de la porte observe le basculement du nœud de commutation comme un signal commun.

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Configuration du test double impulsion avec un DUT sur le côté haut. La mesure de la porte observe le basculement du nœud de commutation comme un signal commun.

Considérations CMRR sur une configuration DPT

Lors de la mesure d'appareils de puissance rapides sur une configuration DPT, le système de sondage isolé R&S®RT-ZISO permet de supprimer le bruit CM et révèle les vraies mesures. Un bon CMRR est uniquement possible si le trajet de mesure a une inductance d'insertion minimale. Bien que des broches carrées et de larges douilles carrées soient disponibles comme pointes de sonde, la connexion au DUT et l’acheminement du signal induiraient un CMRR beaucoup plus faible à haute fréquence par rapport aux pointes coaxiales. Des connecteurs appropriés doivent être conçus et une attention particulière portée à l’acheminement. La consultation d’experts du DPT peut être d’une grande aide ici.

PE-Systems GmbH aide à fournir des solutions DPT aux utilisateurs du monde entier, avec des services de conception et d'intégration système de testeurs DPT modulaires. Les montages modulaires permettent de minimiser les effets parasites et assurent une performance de signal élevée avec le R&S®RT‑ZISO pour des conceptions à connecteur MMCX. L’expérience et le savoir-faire sont essentiels pour obtenir des résultats précis et reproductibles.

La sonde est également adaptée pour la détection du courant de shunt grâce à son faible bruit et sa sensibilité élevée de ±20 mV. PE-Systems a adopté un shunt à montage en surface MMCX avec une inductance d’insertion minimale et une bande passante élevée pour des mesures de courant précises.

Testeur double impulsion PE-Systems GmbH avec configuration de test système en baie intégré, pilotes de grille, instruments de mesure dans un châssis sécurisé simple d'accès; il prend facilement en charge la personnalisation avec le flux thermique et le remplacement de composant

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Testeur double impulsion PE-Systems GmbH avec configuration de test système en baie intégré, pilotes de grille, instruments de mesure dans un châssis sécurisé simple d'accès; il prend facilement en charge la personnalisation avec le flux thermique et le remplacement de composant

Au-delà de la performance électrique sur une configuration DPT

Le DPT exige une polyvalence mécanique et des configurations environnementales. Les tests de courant et haute tension sont menés dans des châssis sécurisés, où l'équipement et les sondes sont confinés dans des espaces limités. Les exigences du conditionnement thermique et les pilotes de grille complexes dans les configurations modulaires exigent un positionnement méticuleux des instruments et des sondes.

Le R&S®RT-ZISO est doté de longues pointes de sonde malléables et d’un support de sonde compatible avec les supports de trépied et de caméra courants pour faciliter la personnalisation de l’installation. Les pointes malléables conservent leur forme, exerçant une force minimale sur les connecteurs pour prolonger leur durée de vie. Les instruments de test doivent être maintenus à une distance de sécurité ou blindés afin de minimiser les perturbations lors du fonctionnement avec des signaux en mode commun haute fréquence.

Les testeurs modulaires DPT de PE-Systems prennent en charge les oscilloscopes MXO 5C et le long câble fibre de 10 mètres du R&S®RT‑ZISO. Les testeurs DPT de PE-Systems peuvent également être utilisés à distance via un logiciel, permettant à l’équipement et aux sondes d'être contrôlés à une distance de sécurité.

Conclusion

Le DPT pour les composants de puissance de nouvelle génération nécessite un CMRR amélioré pour les hautes fréquences et les plages de tension. Le système de sondage isolé R&S®RT-ZISO a été spécifiquement conçu pour répondre à ces besoins. Lorsqu'elles sont combinées avec des solutions de test DPT de PE Systems, les sondes proposent des capacités élargies pour des mesures précises au sein d'environnements bruyants et une détection rapide du courant de shunt.

À mesure que la demande de précision et de robustesse augmente, l’expertise en conception pour les tests et les configurations de test spécialisées devient cruciale. La solution de Rohde & Schwarz et PE-Systems fournit une réponse complète à vos exigences de mesure.